隧道施工通风设计说明

课程名称：隧道工程

设计题目：隧道施工通风设计院系：

专业：

年级：

姓名：

指导教师：

课程设计任务书

专业姓名学号

开题日期：年月日完成日期：年月日题目隧道施工通风设计

一、设计的目的

掌握隧道通风设计过程。

二、设计的容及要求

根据提供的隧道工程，确定需风量；确定风压；选择风机；进行风机及风管布置。

三、指导教师评语

四、成绩

指导教师(签章)

年月日

一.设计资料

二.设计要求

针对以上工程，进行2#隧道进口不同长度施工通风设计，要求采用风道压入式通风方式，进行风量计算、风压计算，以此为依据，进行风机选择（根据网上调研等方式）以及风机及风管的布置（风管可自选，不一定按所给资料）。隧道深度：2260m

三．设计容

1.风量计算

隧道施工通风计算按照下列几个方面计算取其中最大值，在考虑漏风因素进行调整，并加备用系数后，作为选择风机的依据。

（1） 按洞同时工作的最多人数计算：

Q kmq =

式中：Q ：所需风量3(/min)m

k ：风量备用系数，常取1.1

m ：洞同时工作的最多人数，本设计为30人。

q ：洞每人每分钟需要新鲜空气量，取33/min m 人

计算得：31.130399/min Q kmq m ==⨯⨯=

（2）按同时爆破的最多炸药量计算：

本设计选用压入式通风，则计算公式为：

Q =式中：S ：坑道断面面积（2m ）,90。

A ：同时爆破的炸药量,0.48t 。

t ：爆破后的通风时间30min 。

L ：爆破后的炮烟扩散长度,100米。

计算得：37.8880.8(/min)30

Q m ==

（4）按洞允许最下风速计算：

60Q v s =⋅⋅

式中：v ：洞允许最小风速，0.15/m s 。

S ：坑道断面面积,902m 。

计算得：360600.1590810/min Q v s m =⋅⋅=⨯⨯=

综上，取计算结果最大值3880.8/min Q m =为所需风量。

2.漏风计算

（1）通风机的供风量除满足上述条件计算所需的风量外，还需考虑漏失的风量，即：

Q 供=P Q ⋅

式中：Q ：上述计算结果最大值

P ：漏风系数。由送风距离及每百米漏风率计算得出。

由设计资料知，L 管=2260m ，每百米漏风率为1.5%，则送风距离漏风量为：22600.0150.339100

⨯= 则漏风系数为：10.339 1.339P =+=

计算得：Q 供=P Q ⋅ 1.339880.81179=⨯=3/min m

（2）由于隧道所处高原地区，大气压强降低，需要进行风量修正：

100h n h

Q Q P = 式中：h Q ：高山修正后的供风量（3/min m ）

h P ：高山地区大气压（kpa ）,从下表取值。

n Q ：正常大气压下供风量，即上述计算所得Q 供。

隧道修建于海拔2700m 高处，查得h P =69.5kpa 计算得：310010011791697/min 69.5

h n h Q Q m P ==⨯= 3.风压计算

通风过程中，要克服风流沿途阻力，保证将所需风量送到洞，并达到规定速度，必须有一定风压，需确定通风机本身应具备多大压力才能满足通风需要。

气流所受阻力有摩擦力，局部阻力及正面阻力，即：

h 总=h ∑摩+h ∑局+h ∑正

（1）摩擦阻力

根据流体力学达西公式导出隧道通风摩擦阻力公式：

h 摩2

3LUQ S α=

式中：α：摩擦阻力系数，8g λγα=

，其中λ为达西系数，γ为空气重度

L ：风管长度

U ：风道周长 Q ：风道流量，上述计算值h Q

S ：风管面积

查表得知α=0.0012，风道周长 3.14 1.3 4.082U d m π==⨯=，风管面积2

21.334d S m π==，L 管=2260m 。计算得： 摩擦阻力：223316970.00122260 4.082()603763.31.33

h

LUQ h Pa S α⨯⨯⨯=== （2）局部阻力

风流经过风管某些局部地点（断面扩大获缩小，拐弯等），速度方向发生突然变化导致风流本身剧烈变化，由此产生风流阻力：

2

20.612Q h S

ξ=

式中：ξ：局部阻力系数，查表得，其他符号同上。

查得局部阻力系数ξ=0.46，计算得

h 局221697()

60

0.6120.46127.31.33

Pa =⨯⨯= （3）正面阻力

通风面积受阻时，受阻区域会出现风断面减小在增大这一现象，会增加风流阻力：

h 正=2

3

0.612()m m S Q S S ϕ⋅- 式中：ϕ：正面阻力系数，列车运行时取1.5

m S ：阻塞物最大迎风面积（2m ）

其他符号同上

以普速列车为计算对象，查询机车规，其最大迎风面积为16.322m ，计算得：

2

3

16.3216970.612 1.5107.9(9016.32)h Pa ⨯=⨯⨯=- h 总=h 摩+h 局+h 正=3763.3+127.3+107.9=3998.5 Pa

综上，即通风机压力h 机≥h 总=3998.5 Pa 。

4.通风机选择

通风机规格Q 机≥1.131.116971866.7/min h Q m =⨯=，通风机压力 h 机≥p h 总（P ：漏风系数）=1.3393998.55354 Pa ⨯= MPa ，在隧道施工通风中主要采用轴流式通风机，根据上述规格要求，选取九庆SDF-11.2型隧道风机，其风量为8343/min m ，风压686 Pa ，安装8台即可满足隧道排风要求

5.风机及风管布置

设置风机时，考虑到其安装基础要能充分承受集体重量和运行时产生的振动，将三台风机按约定间隔水平架设到台架上。